(57)【要約】【課題】  車両の搭載制約に応じた高い集約性と均一化された電池の特性とを備える電源装置を提供する。【解決手段】  機器ボックス３は、略平面板状の形状を有し、電池パック２ａの筐体の中央部分を配置の中心として車両の天井方向ＵＰＲに沿って積層されて配置される。車内の空調に用いられ、冷却ファン４から電池パック２ａに供給された冷却風は、モジュール集合体の上部側に位置する冷媒導入空間に供給され、隣接する電池群の隙間を通流して電池群の下部側へ流れると、モジュール集合体の下部側に位置する冷媒導出空間から電池パック２ａの外部へ出力される。機器ボックス３が冷却風の流路に筐体２１を隔てて接することから、モジュール集合体の冷却と同時に筐体を介して接触する機器ボックス３が冷却される。このとき、機器ボックス３は電池パック２ａの中央部を中心位置とするため、電池間での温度ばらつきが抑えられる。【選択図】        図１
2006012471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される電源装置であって、
複数個の電池セルからなる電池モジュールが収納された電池パックと、
前記電池モジュールに電気的に接続される電気機器が収納された機器ボックスとを備え、
前記電池パックは、前記電池モジュールの外装部材である筐体を含み、
前記機器ボックスは、前記筐体の複数の側面のうちの長手方向に延在する側面のいずれか１つに接するように配置される、電源装置。
【請求項２】
前記機器ボックスは、前記筐体の長手方向に延在する略平面板状の形状を有する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記機器ボックスは、前記筐体の長手方向に延在する略薄型平面板状の形状を有する、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記機器ボックスは、前記筐体の前記長手方向に延在する側面の中央部が中心位置となるように配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記筐体の長手方向は、前記車両の前方方向に対して略垂直な方向とし、前記長手方向に延在する側面は、前記車両の上方方向、下方方向、前方方向および後方方向のいずれか１方向を法線とする、請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記電池パックにおいて、前記電池モジュールは、前記複数個の電池セルからなる電池群が複数層積層されて構成され、
前記機器ボックスは、前記筐体の複数の側面のうちの前記複数層の電池群の積層方向に延在する側面のいずれか１つに接するように配置される、請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
前記機器ボックスは、前記複数層の電池群の積層方向に延在する略平面板状の形状を有する、請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記機器ボックスは、前記複数層の電池群の積層方向に延在する略薄型平面板状の形状を有する、請求項７に記載の電源装置。
【請求項９】
前記機器ボックスは、前記筐体の前記複数層の電池群の積層方向に延在する側面の中央部が中心位置となるように配置される、請求項６から８のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記複数層の電池群の積層方向は、前記車両の前方方向に対して略垂直な方向とし、前記複数層の電池群の積層方向に延在する側面は、前記車両の上方方向、下方方向、前方方向および後方方向のいずれか１方向を法線とする、請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記電池パックは、前記車両のシートより後方のラゲージスペースに配置される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記電池モジュールに冷却媒体を供給して前記電池モジュールを冷却する冷却装置をさらに備え、
前記電池パックは、前記電池モジュールの外周面と前記筐体との間を前記冷却媒体が通流する冷却媒体流路をさらに含み、
前記機器ボックスは、前記筐体を介して前記冷却媒体流路に接するように配置される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記電池パックは、
前記冷却媒体を前記冷却装置から前記冷却媒体流路に供給するための冷却媒体導入空間と、
前記冷却媒体を前記冷却媒体流路から前記電池パックの外部に排出するための冷却媒体導出空間とをさらに含む、請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記冷却装置は、
前記車両の空調に用いた前記冷却媒体を取り込むための吸気部と、
前記取り込んだ冷却媒体を前記電池パックに供給するための送風部と、
前記電池パックから排出された前記冷却媒体を前記車両の外部に排出するための排気部とを含む、請求項１３に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、より特定的には、電動機を駆動源とする車両に搭載される電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＶ（Hybrid Vehicle）等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって３相交流電力に変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に３相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーを電池に蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。
【０００３】
このような電池には、主としてニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが用いられる。このため、電池の充電時には、化学反応による反応熱が発生して電池温度が上昇する。電池温度の上昇は、電池の性能および電池の寿命を劣化させる原因となる。したがって、電池温度の上昇を抑えるためには、電池の冷却手段が必要となる。
【０００４】
そこで、車両においては、電池を冷却するための冷却ファンが搭載される（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載される電動車両搭載電池温度調整装置によれば、筐体の内部に複数個の電池からなる電池アセンブリが保持された電池パックが、車両後方のラゲージスペースに配置される。電池パックの内部には、キャビンの空調に使用されたエアが導入用流路を経て導入されて電池アセンブリを冷却または暖機する。さらに、電池アセンブリの冷却または暖機に使用されたエアは、電池パックから車外に至る排出用流路を経て車外に排出される。本構成によれば、キャビンの空調に使用したエアを電池の冷却または暖機に用いることから、廃熱利用による熱利用効率の向上を図ることができる。
【０００５】
さらに、車両においては、高電圧の電池とは別に、灯火装置、点火装置、電動ポンプなどの補機電装品に電力を供給する補機電池が搭載されている。この補機電池は、オルタネータにより発電された電力、または電池からの電力によって充電される。特に、電池からの電力により補機電池が充電される場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータにより電圧が降圧される。
【０００６】
ここで、電池に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ、電池の充放電を制御する電池ＥＣＵ（Electrical Control Unit）および電池温度を検出するセンサなどは、電池との間の配線抵抗を低減するために、電池パックの近傍に配置されるのが一般的である。その一例として、これらの部位は、図８に示すように、まとめて１つの筐体内に収納されて電池パックの近傍に配置される。なお、以下において、電池に接続される各種の回路部位が一体化して収納された筐体を機器ボックスとも称する。
【０００７】
図８は、一般的な電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【０００８】
図８を参照して、電源装置は、複数の電池セルからなる電池群が収納された電池パック１００と、上記電池群に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ、電池ＥＣＵおよびセンサなどが一体化して収められた機器ボックス１１０とを備える。なお、図８における矢印ＵＰＲで示す方向は車両の天井方向（上方）を示し、矢印ＦＲで示した方向は車両の前方方向（進行方向）を示し、矢印ＬＨで示す方向は車両左側の方向（左側側面方向）を示し、矢印ＲＨで示す方向は車両右側の方向（右側側面方向）を示す。
【０００９】
電池パック１００は、たとえば角型箱状の形状を有しており、リアシート５の後部に位置するラゲージスペース６の床面上に配置される。
【００１０】
機器ボックス１１０は、電池パック１００の矢印ＬＨに示した方向に隣接して配置される。機器ボックス１１０と電池パック１００とは、図示しない配線によって電気的に結合される。ラゲージスペース６の収納性を確保するためには、電池パック１００と機器ボックス１１０との総容積が小さいことが好ましい。そこで、図８のように矢印ＬＨに示した方向に１列に並んだ配置関係とすれば、ラゲージスペース６の容積を確保できるとともに、リアシート５を倒すことによってキャビンとラゲージスペース６とが空間的に繋がり、収納性を高めることも可能となる。
【００１１】
なお、機器ボックス１１０に収納されるＤＣ／ＤＣコンバータについては、パワー素子による発熱が生じるため、冷却が必要になる。このため、機器ボックス１１０の内部には、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するための冷却ファンがさらに搭載されている。
【特許文献１】特開平１０−２５２４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、最近では、車両の高出力化の要求を受けて電池のさらなる高電圧化が進み、電池のセル数が増加する傾向にある。電池のセル数の増加は、電池パック１００の容積を比例的に増大させることに繋がる。
【００１３】
この電池の高電圧化の傾向を従来の電源装置に照らすと、図８に示すように、車両の矢印ＬＨで示した方向において電源装置を搭載できる部分の容積が限られていることから、増加できる電池パック１００の容積に制約が生じてしまう。これについては、電池パック１００の内部の電池群を分別して配置することで高電圧化を図ることが一策として挙げられるが、分別後の電池群の各々に対して配置のためのスペースおよびコストが必要となり適当ではない。
【００１４】
また、従来の電源装置では、図８に示すように、電池パック１００の矢印ＬＨで示した方向に隣接して機器ボックス１１０が配置されることから、電池群を構成する複数の電池のうち、機器ボックス１１０に隣接する一方面に位置する電池は、機器ボックス１１０との間で筐体温度差に基づいた熱の授受を行なうことにより、他方面に位置する電池との間で電池温度に差が生じる。このため、電池群は、図８における矢印ＬＨで示した方向において温度ばらつきが生じることとなり、ひいては電池の特性および寿命にばらつきをもたらすといった問題が起こり得る。
【００１５】
それゆえ、この発明の目的は、車両の搭載制約に応じた高い集約性を備えた電源装置を提供することである。
【００１６】
この発明の別の目的は、電池群の特性の均一化が可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明のある局面によれば、車両に搭載される電源装置であって、複数個の電池セルからなる電池モジュールが収納された電池パックと、電池モジュールに電気的に接続される電気機器が収納された機器ボックスとを備える。電池パックは、電池モジュールの外装部材である筐体を含み、機器ボックスは、筐体の複数の側面のうちの長手方向に延在する側面のいずれか１つに接するように配置される。
【００１８】
好ましくは、機器ボックスは、筐体の長手方向に延在する略平面板状の形状を有する。
【００１９】
好ましくは、機器ボックスは、筐体の長手方向に延在する略薄型平面板状の形状を有する。
【００２０】
好ましくは、機器ボックスは、筐体の長手方向に延在する側面の中央部が中心位置となるように配置される。
【００２１】
好ましくは、筐体の長手方向は、車両の前方方向に対して略垂直な方向とし、長手方向に延在する側面は、車両の上方方向、下方方向、前方方向および後方方向のいずれか１方向を法線とする。
【００２２】
好ましくは、電池パックにおいて、電池モジュールは、複数個の電池セルからなる電池群が複数層積層されて構成され、機器ボックスは、筐体の複数の側面のうちの複数層の電池群の積層方向に延在する側面のいずれか１つに接するように配置される。
【００２３】
好ましくは、機器ボックスは、複数層の電池群の積層方向に延在する略平面板状の形状を有する。
【００２４】
好ましくは、機器ボックスは、複数層の電池群の積層方向に延在する略薄型平面板状の形状を有する。
【００２５】
好ましくは、機器ボックスは、筐体の複数層の電池群の積層方向に延在する側面の中央部が中心位置となるように配置される。
【００２６】
好ましくは、複数層の電池群の積層方向は、車両の前方方向に対して略垂直な方向とし、複数層の電池群の積層方向に延在する側面は、車両の上方方向、下方方向、前方方向および後方方向のいずれか１方向を法線とする。
【００２７】
好ましくは、電池パックは、車両のシートより後方のラゲージスペースに配置される。
【００２８】
好ましくは、電源装置は、電池モジュールに冷却媒体を供給して電池モジュールを冷却する冷却装置をさらに備える。電池パックは、電池モジュールの外周面と筐体との間を冷却媒体が通流する冷却媒体流路をさらに含む。機器ボックスは、筐体を介して冷却媒体流路に接するように配置される。
【００２９】
好ましくは、電池パックは、冷却媒体を冷却装置から冷却媒体流路に供給するための冷却媒体導入空間と、冷却媒体を冷却媒体流路から電池パックの外部に排出するための冷却媒体導出空間とをさらに含む。
【００３０】
好ましくは、冷却装置は、車両の空調に用いた冷却媒体を取り込むための吸気部と、取り込んだ冷却媒体を電池パックに供給するための送風部と、電池パックから排出された冷却媒体を車両の外部に排出するための排気部とを含む。
【発明の効果】
【００３１】
この発明によれば、車両の搭載制約に応じた集約性の高い電源装置を構築でき、電池の高電圧化にも対応することができる。
【００３２】
また、機器ボックスを平面板状の形状とし、電池パックの側面中央に電池群の積層方向に沿って延在するように配置することにより、電池容積の増加に伴なう電源装置全体の容積の増加を抑えることができるとともに、電池セル間での特性および寿命のばらつきを防止することができる。
【００３３】
さらに、機器ボックスを電池パックの冷却風の流路に接するように配置することにより、単一の冷却ファンで電池パックと機器ボックスとを同時に冷却することができるため、機器ボックスの小型化を図ることができ、かつ冷却装置の冷却効率を向上することができる。
【００３４】
さらに、機器ボックスを薄型平面板状の形状とすることにより、電池容積の増加に伴なうラゲージスペースの容積の低減を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【００３７】
図１を参照して、電源装置は、車両１のリアシート５の後部に位置するラゲージスペース６の床面上に設置される。電源装置は、電池パック２ａと、機器ボックス３と、冷却ファン４とを備える。なお、図１における矢印ＵＰＲで示す方向は車両１の天井方向（上方）を示し、矢印ＦＲで示した方向は車両１の前方方向（進行方向）を示し、矢印ＬＨで示す方向は車両左側の方向（左側側面方向）を示す。
【００３８】
電池パック２ａは、電池パック２ａの外装部材である筐体の内部に電池集合体としてのモジュール集合体が収容された構造となっている。モジュール集合体は、複数の電池群を積層して形成される。積層された電池群の間には、冷却風を流通させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。電池パック２ａのより詳細な構造は、後に詳細に説明する。
【００３９】
冷却ファン４は、いずれも図示は省略するが、その内部に配置された回転軸と、回転軸の外周上に設置された複数の送風フィンと、回転軸に接続されたモータとを備える。吸気口７から取り込まれた車両１の内部の空気は、吸気ダクト８を通って冷却ファン４に供給される。冷却ファン４では、図示しないモータが回転することにより回転軸が回転し、冷却風が送風ダクト９を介して電池パック２ａの内部へ供給される。このとき、冷却風は、図１の矢印で示すように、電池群の間の間隙を冷却風流路として通流して各電池群の熱を除去する。電池群を冷却した後の冷却風は、電池パック２ａから排気ダクト１０を介して、図示しない排気口から車両１の外部へ排出される。
【００４０】
機器ボックス３は、電池パック２ａの上面に隣接して配置される。機器ボックス３は、外装部材である筐体の内部に図２に示す複数の回路部位が一体的に収められた構造を有する。
【００４１】
図２は、図１に示す電源装置の機能ブロック図である。本図を用いて、図１に示す機器ボックス３の具体的な構成について説明する。
【００４２】
図２を参照して、電源装置は、電池部２０と、電池部２０からの電力を交流モータＭに供給するインバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、冷却ファン部５０と、補機電池６０と、電池部２０の充放電を制御する電池ＥＣＵ７０と、センサ８０と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２とを備える。
【００４３】
電池部２０は、先述のように、積層された複数の電池群からなるモジュール集合体を含む。このモジュール集合体が筐体で覆われることによって、図３に示すような電池パック２ａが形成される。図３は、図１に示す電池パック２ａの構造を示す図である。
【００４４】
図３を参照して、電池パック２ａは、外装部材である筐体２１と、筐体２１の内部に収容されたモジュール集合体２２とを含む。
【００４５】
モジュール集合体２２は、図示は省略するが、複数の電池群を積層して形成される。なお、積層された電池群の間には、冷却風流路としての間隙が形成されている。電池群としては、たとえばニッケル水素電池が用いられ、いわゆる角型平板状の外形を有している。
【００４６】
電池群は、複数の電池セルを含む。具体的には、電池群は、一体ケース内の内部に配置され、隔壁により仕切られた６つの電池セルを含む。６つの電池セルは、基本的に同様の構造からなり、電気的に直列に接続される。
【００４７】
電池群の積層方向に対して垂直方向に延びる側面上には、隣接する電池群との間に冷却風流路を形成するための突起部が形成される。電池群を積層したモジュール集合体２２において、電池群の上記突起部同士が当接することにより、電池群の間に間隙が形成される。
【００４８】
さらに、モジュール集合体２２の上部側面と筐体２１との間の空間は、冷却ファン４から供給される冷却風を複数の電池群に流通させるための冷媒導入空間２３ａを構成する。具体的には、冷媒導入空間２３ａは、図１に示す送風ダクト９に結合される。
【００４９】
一方、モジュール集合体２２の下部側面と筐体２１との間の空間は、電池群を冷却した後の冷却風を電池パック２ａの外部に排出するための冷媒導出空間２４ａを構成する。具体的には、冷媒導出空間２４ａは、図１に示す排気ダクト１０に結合される。
【００５０】
再び図２を参照して、交流モータＭは、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭは、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータである。
【００５１】
インバータ３０は、３相インバータであり、電池部２０から直流電圧が供給されると、図示しない制御回路からの制御信号に基づいて直流電圧を３相交流電圧に変換して交流モータＭを駆動する。これにより、交流モータＭは、指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、電池部２０からの直流電圧を降圧して、補機電池６０および図示しない灯火装置などの補機電気負荷に電力を供給する。補機電池６０に供給された直流電圧は、補機電池６０を充電する。
【００５３】
冷却ファン部５０は、図１に示す構造を有しており、電池部２０を冷却対象とする。なお、本実施の形態に係る電源装置において、冷却ファン部５０は、電池部２０を冷却対象とするように配されるが、電池部２０以外の電気機器（たとえばＤＣ／ＤＣコンバータ４０）をも同時に冷却することを特徴とする。冷却ファン部５０の冷却構造については、後に詳述する。
【００５４】
センサ８０は、電池部２０の電池温度、端子間電圧および充放電電流値を検知する。センサ８０で検知された各種情報は、電池ＥＣＵ７０に伝送される。
【００５５】
電池ＥＣＵ７０は、電池部２０および補機電池６０の蓄電量を制御するとともに、冷却ファン部５０の冷却ファン４の送風量を制御して電池部２０の電池温度を調整する。
【００５６】
システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、図示しない制御回路からの信号ＳＥに応じてオン／オフし、電池部２０とインバータ３０とを電気的に結合／分離する。
【００５７】
ここで、図２に示す電源装置のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０、センサ８０および電池ＥＣＵ７０は、一体化されて筐体で覆われることにより、図１に示す機器ボックス３を形成する。なお、機器ボックス３は、これらの回路以外であって電池部２０に接続される回路部位をさらに含むように構成してもよい。
【００５８】
以上の構成において、本実施の形態に係る電源装置は、機器ボックス３の配置位置にその特徴を有する。
【００５９】
第１に、機器ボックス３は、図１および図２を参照して、車両の天井方向ＵＰＲに沿って電池パック２ａの筐体２１の上面に配置されることを特徴とする。より具体的には、機器ボックス３は、略平面板状の形状を有し、電池パック２ａの筐体２１の中央部分を配置の中心として矢印ＵＰＲで示す方向に積層されて配置される。このとき、電池パック２ａの筐体２１と機器ボックス３とが対峙する面同士は、互いに接触するように配置することをさらなる特徴とする。
【００６０】
第２に、機器ボックス３は、略平面板状の形状において、車両の天井方向ＵＰＲの高さが低い、すなわち略薄型平面板状であることを特徴とする。
【００６１】
これらの特徴は、機器ボックス１１０を電池パック１００の矢印ＬＨに示した方向に隣接して配置する従来の電源装置とは、明らかに異なるものである。これらの特徴に基づいて、本実施の形態に係る電源装置は、システム規模および冷却効率の点で、以下に述べる効果を有する。
【００６２】
図４は、図１に示す電源装置の冷却構造を説明するための模式図である。
【００６３】
図４を参照して、図１に示す冷却ファン４から電池パック２ａに供給された冷却風は、モジュール集合体２２の上部側に位置する冷媒導入空間２３ａに供給される。
【００６４】
次に、冷却風は、モジュール集合体２２の隣接する電池群の隙間を通流することにより、電池群の下側へと流れる。これにより、電池群が冷却される。
【００６５】
電池群の下側に流れた冷却風は、モジュール集合体２２の下部側に位置する冷媒導出空間２４ａから電池パック２ａの外部へ出力される。冷媒導出空間２４ａは、図１に示す排気ダクト１０に接続される。電池パック２ａから出力された冷却風は、排気ダクト１０へ流れると図示しない排気口から車両１の外部へ排出される。
【００６６】
ここで、図４の冷却構造においては、先に述べた第１の特徴により、機器ボックス３が冷却風の流路（冷媒導入空間２３ａ）に筐体２１を隔てて接するように配置されることから、冷媒導入空間２３ａに導入された冷却風が、モジュール集合体２２を冷却するとともに、筐体２１を介して接触される機器ボックス３をも冷却することができる。これにより、従来の電源装置における機器ボックス１１０に搭載されていた、ＤＣ／ＤＣコンバータを冷却するための冷却ファンを省略することができ、機器ボックス３の部品点数を削減して小型化を図ることができる。
【００６７】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ用の冷却ファンが省略されたことにより、機器ボックス３を図３に示すような略平面板状の形状にすることが容易となる。これに加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０、センサ８０および電池ＥＣＵ７０など機器ボックス３に含まれる回路部位を電池パック２ａの長手方向に平面状に広げて配置することにより、略平面板状の形状を達成することができる。
【００６８】
なお、図１および図４では、機器ボックス３を電池パック２ａの筐体２１の上面に配置する構成としたが、筐体２１の下面に配置しても同様の効果を得ることができることは明らかである。機器ボックス３を電池パック２ａの下面に配置した場合は、電池パック２ａの上部の空間が保持されるため、図８の従来の電源装置と同様にリアシート５を倒してキャビンとラゲージスペース６とを繋げることができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態に係る電源装置は、機器ボックス３を電池パック２ａの中央部を中心位置として配置するという特徴により、機器ボックス３と電池パック２ａとの間の温度差による熱の授受は、モジュール集合体２２の複数の電池群に対して満遍なく行なわれることとなり、電池間での温度ばらつきを抑えることができる。これにより、電池の特性および寿命のばらつきの発生を防止することができる。
【００７０】
さらに、図４の冷却構造において、第２の特徴として掲げた機器ボックス３を薄型平面板状の形状とすることにより、機器ボックス３を電池パック２ａの上部に積み上げたことによる車両１の上方方向の高さの増加を抑えることができる。これにより、従来と同様に、リアシート５を後部に倒してキャビンとラゲージスペース６を繋げることが可能となり、電池の高電圧化においても収納性を保持することができる。
【００７１】
ここで、機器ボックス３を略薄型平面板状の形状とすることは、先述のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０用の冷却ファンが省略されたことによって実現される。加えて、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２や電池ＥＣＵ７０などの回路部位において、各々の構成部品を薄型平面板状の形状とし、かつ平面状に配置する構成とすれば、機器ボックス３を薄型化することができる。特に、機器ボックス３の内部で比較的大きな容積を占めるシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２について、従来の電磁リレーから半導体リレースイッチに変更することは、機器ボックス３の薄型化に有効である。
【００７２】
また、機器ボックス３と電池パック２ａとが接触する面の面積は、できるだけ大きくすることが好ましい。その理由としては、機器ボックス３に筐体２１を介して冷却風が当たる面積が大きいほど機器ボックス３を効率良く冷却することができること、および電池パック２ａの内部の複数の電池セル間での温度ばらつきをさらに低減できることが挙げられる。
【００７３】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、車両の搭載制約に応じた集約性の高い電源装置を構築でき、電池の高電圧化にも対応することができる。
【００７４】
また、機器ボックスを略平面板状の形状とし、電池パックの側面中央に電池群の積層方向に沿って延在するように機器ボックスを配置することにより、電池容積の増加に伴なう電源装置全体の容積の増加を抑えることができるとともに、電池セル間での特性および寿命のばらつきを軽減することができる。
【００７５】
さらに、機器ボックスを電池パックの冷却風の流路に接するように配置することにより、単一の冷却ファンで電池パックと機器ボックスとを同時に冷却することができるため、機器ボックスの小型薄型化を図ることができるとともに、冷却効率を向上することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に従う電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【００７７】
図５を参照して、電源装置は、実施の形態１と同様に、車両１のリアシート５の後部に位置するラゲージスペース６の床面上に設置される。電源装置は、電池パック２ｂと、機器ボックス３と、冷却ファン４とを備える。
【００７８】
電池パック２ｂは、基本的に図３に示す電池パック２ａと同様の構造からなる。図６は、図５に示す電池パック２ｂの構造を示す図である。
【００７９】
図６を参照して、電池パック２ｂは、筐体２１を外装部材として、筐体内部にモジュール集合体２２が収容された構造である。モジュール集合体２２において、積層された電池群の間には、冷却風を通流させることができるように、冷却風流路としての間隙が形成されている。電池群としては、たとえばニッケル水素電池が用いられ、いわゆる角型平板状の外形を有している。
【００８０】
電池群は、複数の電池セルを含む。具体的には、電池群は、一体ケース内の内部に配置され、隔壁により仕切られた６つの電池セルを含む。６つの電池セルは、基本的に同様の構造からなり、電気的に直列に接続される。
【００８１】
電池パック２ｂは、電池群の積層方向に沿って筐体２１からモジュール集合体２２の上面へと貫通する複数の通気口２３ｂをさらに含む。これらの通気口２３ｂは、冷却ファン４からの冷却風を電池パック２ｂの内部に流入させるための冷媒導入空間を構成する。
【００８２】
電池パック２ｂは、図示は省略するが、電池群の積層方向に沿って、モジュール集合体２２の下面から筐体２１へと貫通する複数の通気口をさらに含む。これらの通気口は、電池群を冷却した後の冷却風を電池パック２ｂの外部に排出するための冷媒導出空間を構成する。
【００８３】
このように、本実施の形態に係る電池パック２ｂは、冷媒導入空間および冷媒導出空間が配置される位置において、実施の形態１に係る電池パック２ａとは異なっている。かかる電池パックの構造の違いにより、本実施の形態に係る電源装置は、以下に示す冷却構造を採用する。
【００８４】
再び図５を参照して、機器ボックス３は、電池パック２ｂの筐体２１の側面のうち、車両１の後方側に位置する後方側面に隣接して配置される。より具体的には、機器ボックス３は、略平面板状の形状を有し、電池パック２ｂの筐体２１の中央部分を配置位置の中心として後面に積層されて配置される。このとき、電池パック２ｂの筐体２１と機器ボックス３とが対峙する面同士は、互いに接触するように配置される。また、機器ボックス３は、ラゲージスペース６に収納されるスペアタイヤ（図示せず）の出入りを妨げないように配置される。
【００８５】
冷却ファン４は、電池パック２ｂの上面の左側側面方向に配置される。冷却ファン４の上方には、車両１の内部の空調に用いた冷却風を取り込むための吸気ダクト１１が設けられる。また、冷却ファン４の下方には、電池パック２ｂを冷却した後の冷却風を車外に排出するための排気ダクト１２が設けられる。
【００８６】
以上の構成において、冷却ファン４に取り込まれた冷却風は、電池パック２ｂの図示しない冷媒導入空間２３ｂを通ってモジュール集合体２２に供給されると、隣接する電池群の間隙を流通することによって各電池群を冷却する。電池群を冷却した後の冷却風は、図示しない冷媒導出空間を通って排気ダクト１２へ出力される。
【００８７】
図７は、図５に示す電源装置の冷却構造を説明するための模式図である。
【００８８】
図７を参照して、図５に示す冷却ファン４から電池パック２ｂに供給された冷却風は、吸気ダクト１１を介して電池パック２ｂの上面に位置する冷媒導入空間２３ｂに流れ込む。
【００８９】
次に、冷却風は、モジュール集合体２２の隣接する電池群の隙間を通流することにより、電池群の下側へと流れる。これにより、電池群が冷却される。
【００９０】
電池群の下側に流れた冷却風は、電池パック２ｂの下面に位置する冷媒導出空間２４ｂから電池パック２ｂの外部へ導出される。冷却導出空間２４ｂは、図５に示す排気ダクト１２に接続される。電池パック２ｂから出力された冷却風は、排気ダクト１２を流れると図示しない排気口から車外に排出される。
【００９１】
図７の冷却構造において、冷媒導入空間２３ｂから電池パック２ｂの内部に流入した冷却風は、モジュール集合体２２の内部に設けられた間隙を流通して冷媒導出空間２４ｂに送られる。このとき、機器ボックス３は、筐体２１を介して冷却風の流路に接していることから、冷媒導入空間２３ｂに導入された冷却風が、電池群を冷却するとともに、筐体２１を介して接触される機器ボックス３をも冷却することができる。これにより、機器ボックス３に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータ４０を冷却するための冷却ファンを省略することができ、機器ボックス３の部品点数を削減して小型薄型化を図ることができる。
【００９２】
さらに、機器ボックス３を電池パック２ｂの車両の後方方向の側面に配置することにより、電池パック２ｂの上面の冷却ファン４が配置されていない部分に空間的な余裕ができるため、リアシート５を後部に倒してキャビンとラゲージスペースを繋げることが可能となる。
【００９３】
なお、図５および図７では、機器ボックス３を電池パック２ｂの筐体２１の車両後方側の側面に配置する構成としたが、電池パック２ｂの筐体２１の前方側面に配置しても同様の効果を得ることができる。この場合、ラゲージスペース６をさらに広く採ることができる。
【００９４】
さらに、本実施の形態に係る電源装置において、機器ボックス３を実施の形態１と同様に電池パック２ｂの中央部に配置することにより、機器ボックス３と電池パック２ｂとの間の温度差による熱の授受は、モジュール集合体２２の複数の電池群に対して満遍なく行なわれることとなり、電池間での温度ばらつきを抑えることができる。これにより、電池の特性および寿命のばらつきの発生を解消することができる。
【００９５】
また、機器ボックス３を略薄型平面板状の形状とすれば、機器ボックス３を電池パック２ｂの後方側面に配置したことによってラゲージスペース６の容積が減少することを抑えることができる。したがって、ラゲージスペース６に設けられたスペアタイヤの収納スペースが侵食されることはない。
【００９６】
なお、機器ボックス３の薄型化については、先述のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０用の冷却ファンが省略されたことに加えて、収納される回路部位を薄型化して平面状に配置することによって実現することができる。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、車両の搭載制約に応じた集約性の高い電源装置を構築でき、電池の高電圧化にも対応することができる。
【００９８】
また、機器ボックスを略平面板状の形状として電池パックの後方側面もしくは前方側面に隣接して配置することにより、キャビンとラゲージスペースとを繋げることができ、電池の高電圧化においても収納性を確保することができる。このとき、機器ボックスを略薄型平面板状の形状とすれば、ラゲージスペースの容積の低減が抑えられる。
【００９９】
なお、実施の形態１と同様に、機器ボックスは、電池パックの側面中央に電池群の積層方向に沿って延在するように配置されることから、電池セル間での特性および寿命のばらつきを軽減することができる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
この発明は、自動車に搭載される電源装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】この発明の実施の形態１に従う電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【図２】図１に示す電源装置の機能ブロック図である。
【図３】図１に示す電池パックの構造を示す図である。
【図４】図１に示す電源装置の冷却構造を説明するための模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【図６】図５に示す電池パックの構造を示す図である。
【図７】図５に示す電源装置の冷却構造を説明するための模式図である。
【図８】一般的な電源装置が搭載された車両の透視模式図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  車両、２ａ，２ｂ，１００  電池パック、３，１１０  機器ボックス、４  冷却ファン、５  リアシート、６  ラゲージスペース、７  吸気口、８，１１  吸気ダクト、９  送風ダクト、１０，１２  排気ダクト、２０  電池部、２１  筐体、２２  モジュール集合体、２３ａ，２３ｂ  冷媒導入空間、２４ａ，２４ｂ  冷媒導出空間、３０  インバータ、４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０  冷却ファン部、６０  補機電池、７０  電池ＥＣＵ、８０  センサ、Ｍ  交流モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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